Учёные из Китая разработали перспективный материал для катодов литий-ионных батарей, который способен значительно улучшить характеристики современных накопителей энергии. Проблема создания высокоэффективных батарей заключается в необходимости сочетания в одном материале нескольких противоречивых свойств. Электроды должны быть хорошими проводниками, обеспечивая беспрепятственное движение ионов лития между электродами, обладать открытой структурой для облегчения диффузии ионов и, одновременно, быть достаточно прочными, чтобы выдерживать механические напряжения, возникающие при циклировании заряда-разряда.
Традиционные композитные материалы, состоящие из нескольких компонентов (активного вещества, электролита и электропроводящей добавки), часто страдают от снижения эффективности из-за присутствия электрохимически неактивных составляющих и проблем на границах раздела между различными материалами. Это приводит к постепенному ухудшению ёмкости батареи в процессе эксплуатации.
Источник: Just_Super
Предложенный китайскими исследователями материал, напротив, объединяет в себе все необходимые свойства в рамках одной химической формулы. В основе лежит хлорсодержащее соединение, модифицированное путём предварительного насыщения ионами лития. Выбор пал на хлорид железа (FeCl3) ввиду его низкой стоимости и доступности. Эксперименты показали, что этот материал обладает достаточно высокой электропроводимостью, обеспечивает эффективную диффузию ионов лития и, что особенно важно, демонстрирует свойства самовосстановления. Это означает, что повреждения, возникающие в материале в процессе циклирования заряда-разряда, частично самоликвидируются, что значительно продлевает срок службы батареи.
Исследователи отмечают, что их подход позволяет значительно упростить конструкцию катода, исключив необходимость использования нескольких компонентов. «Традиционные композитные катоды, обычно включающие активный катодный материал, электролит и электропроводящую добавку, часто ограничены значительной объёмной долей электрохимически неактивных компонентов», — говорится в статье исследовательской группы. Использование нового материала позволяет избавиться от большинства этих неактивных компонентов, повышая тем самым общую эффективность батареи.
Дальнейшие исследования и испытания позволят оценить потенциал данного материала и определить его применимость в коммерческих устройствах.
